Впервые детально расшифрованы особенности инфракрасных спектров редких изотопов германия

Пресс-служба Министерства науки и высшего образования России сообщила 25 августа, что учёные Томского политехнического университета совместно с международным исследовательским коллективом впервые провели детальное исследование инфракрасных спектров двух редких изотопов германия и определили характерные спектральные признаки, позволяющие идентифицировать соответствующие изотопы в сложных газовых смесях.

В качестве объектов исследования коллектив выбрал два высокообогащённых изотопа —— германий-72 и германий-73 —— и зафиксировал их спектральную информацию с помощью спектрометра высокого разрешения на основе преобразования Фурье. Данное оборудование способно различать близко расположенные спектральные линии, что создаёт условия для анализа тонких спектральных изменений, вызванных изотопным замещением.

Исследователи отметили, что точные спектральные данные для различных изотопов германия в настоящее время остаются относительно недостаточными в научной литературе, однако такие данные имеют важное значение для идентификации молекул в атмосферах планет, а также для получения сверхчистых изотопов германия, используемых в квантовых технологиях и современной электронике.

С принципиальной точки зрения, при замене одного изотопа другим изменяется масса молекулы, что, в свою очередь, влияет на её колебательные и вращательные частоты. Это изменение отражается в инфракрасном спектре вещества, который служит своего рода “отпечатком пальца”, позволяя исследователям различать разные изотопные варианты.

Как рассказали участники проекта, коллектив не только получил отдельные результаты измерений, но и создал надёжную высокоточную модель, описывающую взаимодействие между различными состояниями изотопов германия. Эта модель помогает объяснять известные спектральные линии и выполнять расчёты для линий, по которым экспериментальные данные пока неполны.

Для обработки большого объёма экспериментальных данных учёные применили математическую модель, разработанную в Томском политехническом университете, которая позволила объединить тысячи спектральных переходов двух типов исследуемых молекул в единую физическую картину и проанализировать влияние изотопного замещения на спектральные свойства.

В исследовании приняли участие Томский политехнический университет, Институт химии высокочистых веществ Российской академии наук, Институт прикладной физики Российской академии наук и Хэйлунцзянский университет. Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, результаты опубликованы в журнале “Журнал количественной спектроскопии и радиационного переноса”.